化学工程1-5.pptVIP

* * 1.5.1 简单管路 一、特点 （1）流体通过各管段的质量流量不变，对于不可压缩流体，则体积流量也不变。 (2) 整个管路的总能量损失等于各段能量损失之和 。 Vs1,d1 Vs3,d3 Vs2,d2 不可压缩流体 1.5 管路计算 二、管路计算 基本方程： 连续性方程： 柏努利方程： 阻力计算（摩擦系数）： 物性?、?一定时，需给定独立的9个参数，方可求解其它3个未知量。 设计要求：规定输液量Vs，确定一经济的管径及供液点提供的位能z1(或静压能p1)。 给定条件： （1）供液与需液点的距离，即管长l； （2）管道材料与管件的配置，即?及 ； （3）需液点的位置z2及压力p2； （4）输送机械 We。 （1）设计型计算 选择适宜流速 确定经济管径 （2）操作型计算 已知：管子d 、?、l，管件和阀门 ，供液点z1、p1，需液点的z2、p2，输送机械 We； 求：流体的流速u及供液量VS。 已知：管子d、 ? l、管件和阀门 、流量Vs等， 求：供液点的位置z1 ； 或供液点的压力p1； 或输送机械有效功We 。 试差法计算流速的步骤： （1）根据柏努利方程列出试差等式； （2）试差： 符合？ 可初设阻力平方区之值 注意：若已知流动处于阻力平方区或层流，则无需 试差，可直接解析求解。 [例题1-11]（P33） 已知：Vs=18m3/h 15m, 1个底阀，1个90O弯头 50m, 1个闸阀, 1个标准阀, 3个90O弯头, 2个三通 求：泵的有效功率。 截面a-a, b-b可以取在管进出口外侧，也可以取在进出口内侧 若取在进出口内侧，u1,u2不为0, 没有突然扩大和突然缩小的局部损失。 p51例1-9 粘度为30cP、密度为900kg/m3的某油品自容器A流过内径40mm的管路进入容器B 。两容器均为敞口，液面视为不变。管路中有一阀门，阀前管长50m，阀后管长20m（均包括所有局部阻力的当量长度）。当 p1 p2 A B pa pa 阀门全关时，阀前后的压力表读数分别为8.83kPa和4.42kPa。现将阀门打开至1/4开度，阀门阻力的当量长度为30m。试求： （1）管路中油品的流量； （2）定性分析阀前、阀后的压力表的读数有何变化？ 4000, 层流, λ=64/Re 4000, 湍流 Moody图 λ 沿程阻力: 阻力系数法 当量长度法 Re =4 000及ε/d = 0.005 查ε/d ② ① 局部阻力: 阻力系数法：查各管件的ξ值, 即可求得. 当量长度法：查各管件的当量长度。 管进出口的阻力系数值由a-a, b-b面是在管出口外侧和内侧来确定。 以上值代入机械能衡算式可得we值 有效功率=ms×we=ρ×Vs×we 1600m ρ=1040kg/m3 至少要用多粗的管子才能保证排放量为6m3.s-1 ? ε=2mm, 管路上安装闸阀 以海平面为基准: 管入口(突然缩小): ζ1 =0.5 闸阀(全开): ζ2=0.17 管出口(突然扩大): ζ3=1.0, (2-2取管口外侧, u2=0) d=? Re=? λ=? 设一个λ值, 然后代入上式进行计算得d值. 5m 0 0 -30m 0 ρ`gz2 ζ1+ζ2+ζ3 1600 迭代法 d值 计算值与设定值比较 相差较小 所求 设定λ值 相差较大 估计体积流量? 以测压孔所在的截面与管出口(外侧)之间列机械能衡算 按不可压缩流体处理 相等 u1=u p已知,ρ由理想气体状态方程求 u2=0 d, l已知 四个弯头: 4×ζ1=4×0.75, ζ2=1(突然扩大) 未知数:u,λ? 迭代法:u 二、复杂管路 1.并联管路 （1）主管中的流量为并联的各支路流量之和，对于不可压缩性流体，则有 （2）并联管路中各支路的能量损失均相等，即 将支路①上的阀门关小，考察各参数将如何变化？ （1）总管和各支管的流量分析 k1关小 支路①及wfAB增大 支路①的流量减小 总阻力损失wf12一定 wf1A, wfB2减小 总管流量VS减小 EtA=Et1-wf1增大 EtB=Et2+wfB2减小 EtA- EtB增大 VS2，VS3增大 （2）压力表读数的变化分析 EtA 增大 位能不变 动能减小 压力能增大，PA增大 wfB2减小 B与2-2间机械能衡算 PB减小 结论：并联管中任一支管阻力系数变大，支管和总管的流量减小，该支管上游压力增大，下游压力减小。其它并联支管的流量增大。（适用于并联支管阻力损失与总管阻力损失相当的情形） 2.分支管路与汇合管路